EP1466732A2 - Verfahren zum Trocknen einer Druckfarbe auf einem Bedruckstoff und Druckwerk, geeignet zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Trocknen einer Druckfarbe auf einem Bedruckstoff und Druckwerk, geeignet zur Durchführung des Verfahrens Download PDF

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EP1466732A2
EP1466732A2 EP04005820A EP04005820A EP1466732A2 EP 1466732 A2 EP1466732 A2 EP 1466732A2 EP 04005820 A EP04005820 A EP 04005820A EP 04005820 A EP04005820 A EP 04005820A EP 1466732 A2 EP1466732 A2 EP 1466732A2
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EP
European Patent Office
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printing
wavelength
light
laser light
laser
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EP04005820A
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EP1466732B1 (de
EP1466732A3 (de
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Heiner Dr. Pitz
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Heidelberger Druckmaschinen AG
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Heidelberger Druckmaschinen AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F23/00—Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing
    • B41F23/04—Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing by heat drying, by cooling, by applying powders
    • B41F23/044—Drying sheets, e.g. between two printing stations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M7/00—After-treatment of prints, e.g. heating, irradiating, setting of the ink, protection of the printed stock
    • B41M7/0081—After-treatment of prints, e.g. heating, irradiating, setting of the ink, protection of the printed stock using electromagnetic radiation or waves, e.g. ultraviolet radiation, electron beams

Definitions

  • the invention relates to a method for drying an ink on a printing material in a printing press, with the printing material at a position along a path which the substrate is moved by the printing press, with at least one Printing ink is printed with at least one color pigment and with time downstream of the printing material at least one further position of the path with light a laser light source is illuminated. Furthermore, the invention relates to a printing unit a laser light source for performing the method.
  • Planographic printing machines such as lithographic printing machines, rotary printing machines, Offset printing machines, flexographic printing machines and the like, which are arcuate or process web-shaped printing materials, in particular paper, cardboard, cardboard and the like, known which trigger or support ink adhesion to the substrate, by using radiant energy, especially in the form of light, on the substrate located printing ink is supplied.
  • UV inks harden through polymerization, which by photo initiation is triggered by light in the ultraviolet.
  • solvent-based printing inks which are both a physical and a chemical drying process. Physical drying includes evaporation of solvents and diffusion into the substrate (knocking away), while under chemical drying or oxidative drying due to a Polymerization of the oils, resins, binders or contained in the color formulations the like may be understood with the participation of atmospheric oxygen.
  • the Drying processes are generally interdependent because of knocking them off the solvent separates within the binder system between solvents and Resin takes place, as a result of which the resin molecules converge and, if necessary, polymerize more easily can.
  • EP 0 355 473 A2 is a device for drying Printed products known, which comprises a radiation energy source in the form of a laser.
  • the radiation energy is applied to the surface of the substrates, which are on a web by means of a transport device through the printing press, at one position between individual printing units or after the last printing unit before or in the delivery directed.
  • the radiation source can be a laser in the ultraviolet for UV colors or a Laser light source for heating solvent-based printing inks.
  • the Radiant energy source is located outside the printing press to avoid that due to unavoidable or shieldable heat loss undesirable parts of the Printing machine to be heated.
  • the disadvantage here is that an additional System components for the printing press must be made available separately.
  • a drying device with infrared lamps which short-wave infrared light (near Infrared) or medium-wave infrared light can be provided.
  • the Emission spectrum from lamp light sources is broadband and consequently leads to one Offer a variety of wavelengths.
  • a disadvantage of such drying devices in the infrared is that a relative proportion of the energy absorption takes place in the paper, whereby the color is only heated indirectly. A quick drying is only possible by one correspondingly high energy input possible. Among other things, there is a risk that the substrate dries out unevenly and can become wavy.
  • an electrophotographic Printing machine or copying machine a plurality of fixing devices for toner may have, wherein each of the fixing devices has a wavelength range electromagnetic radiation is emitted, which is a maximum absorption wavelength corresponds to the type of toner assigned to this fixing device, but no or only a small amount Has absorption at absorption wavelengths of the other types of toners.
  • solvent-based printing ink in particular colors
  • the solvent content of which is aqueous or organic in nature can be based on binder systems that are oxidative, ionic or allow free-radically polymerize.
  • An energy input for drying solvent-based Printing inks are said to have the effect of evaporation of the solvent and / or the effect of Striking away in the substrate and / or the effect of the polymerization support or promote, while at the same time undesirable side effects, such as a too strong Heating of the solvent-based printing ink, which leads to decomposition of components or Overheating of the solvent can be avoided.
  • the energy input should not only, as in the case of toner fixation, can be introduced to melt particles.
  • one in one Printing unit printing ink an infrared absorber - a substance that is in the near infrared spectral range absorbed - is added.
  • a pressure gap downstream narrowband radiation energy source preferably a laser light source
  • the printing ink is illuminated on the substrate.
  • the supply of light one Wavelength that is essentially resonant to an absorption wavelength of Infrared absorber is, causes, enables or supports an energy input into the Ink such that the ink is dried.
  • the wavelength of the Radiation energy source and the absorption wavelength of the infrared absorber are such chosen that at the same time the wavelength used is non-resonant to water, so that the Energy input into the substrate is reduced or avoided.
  • the object of the present invention is to provide a method for drying printing ink to a printing press by means of light from a narrowband radiation energy source create, with the addition of an infrared absorber to the to be printed Printing inks can be dispensed with. Furthermore, a printing unit, suitable for Implementation of this procedure will be created.
  • the printing material is moved along a path through the printing press.
  • a section or a coordinate value of the path is the substrate with at least one printing ink, in particular an offset printing ink with at least one Color pigment printed.
  • the printing material is subordinated in time to at least one further position of the path with light from a narrowband radiation energy source, one Laser light source, illuminated, the light having a wavelength, in particular only one Wavelength, between 350 nm and 700 nm, which is essentially resonant to an absorption wavelength of at least one color pigment of the at least one Ink is.
  • Narrow band means that the light source is around a central wavelength only wavelengths ⁇ 20.0 nm, preferably ⁇ 10.0 nm, in particular ⁇ 2 nm or even only one spectrally narrow line emitted.
  • Process uses a laser light source, which emits light with a wavelength between 350 nm and 700 nm is emitted, inserted or used, the light being essentially resonant an absorption wavelength of the at least one color pigment of at least one Ink is. In this way, efficient and quick drying is possible. On Infrared absorbers in the color can be dispensed with.
  • the method according to the invention is based on the knowledge that this is very good Absorbance of color pigments, especially common standard pigments, which are used in printing inks, in particular offset printing inks, for Coupling an energy input in the form of light into the color layer with one Ink can be used freshly printed substrate.
  • the Absorption of the radiation energy is by the at least one color pigment in the Printing ink supports, enables, effects or at least accelerates.
  • An influence the drying process is achieved by the heat generated. Possibly. are through the generated heat triggered chemical reactions.
  • For an existing color pigment with a Absorption of a certain wavelength, preferably with an absorption maximum of one certain wavelength can use special laser light sources, which at this particular Wavelength emit light, can be used.
  • the wavelength of the light used is between 450 nm and 750 nm.
  • Color pigments of common offset printing inks (standard: cyan C, magenta M, yellow Y and black K) absorb very well between 350 nm and 700 nm: 400 nm to 500 nm typically the printing inks C, M, Y, K, at 400 nm to 600 nm C, M, K and at 400 nm to 750 nm C and K.
  • the absorption maxima are as follows: C (Clariant standard pigment Blue 15: 3) 650 ⁇ 100 nm with low absorption even below 550 nm to 400 nm, M (Clariant standard pigment Red 57: 1) 500 ⁇ 100 nm, and Y (Clariant standard pigment Yellow 13) 400 ⁇ 100 nm.
  • C Clariant standard pigment Blue 15: 3
  • M Clariant standard pigment Red 57: 1
  • Y Clariant standard pigment Yellow 13
  • the absorption of the printing material paper drops sharply above 400 nm and is not relevant in the range between 450 nm and 750 nm (ie in any case less than 20%, in a preferred embodiment less than 10%, in particular less than 5%).
  • the wavelength The light is preferably essentially resonant to an absorption maximum of the at least one color pigment of the at least one printing ink.
  • the radiation energy source emits a wavelength corresponding to the absorption of the color pigment.
  • the light emitted by the radiation energy source is therefore preferably essentially resonant or quasi-resonant , in particular resonant to an absorption wavelength, in particular the absorption maximum, of the color pigment, so that the absorption of the color pigment matches the emission maximum of the laser light source as closely as possible.
  • a color pigment can have one or more local absorption maxima.
  • the wavelength of the emitti The first light is essentially resonant to an absorption wavelength of the color pigment if the wavelength of the light lies at least in the flank of the (spectroscopic) absorption line of the color pigment. At least the absorption wavelength and the wavelength should differ less than +/- 50 nm.
  • the wavelength of the light can be non-resonant to the absorption wavelengths of water (H 2 O).
  • the term "non-resonant" to absorption wavelengths of water is to be understood in the context of the invention that the absorption of the radiation energy by water at 20 ° C. is not more than 10.0%, in a preferred embodiment not more than 1.0% is, in particular less than 0.1%.
  • the narrow-band radiation energy source in particular laser light source, can only emit a very low intensity of light, preferably no light at all, which is resonant to absorption wavelengths of water.
  • the method according to the invention can be used for a number of printing inks to be printed can be used with particular advantage: at a number of positions along the Paths through the printing machine are made using a number of different substrates Printing inks, each of the printing inks having at least one different color pigment has printed. The printing material becomes at least at a further position of the path illuminated with light of a number of different wavelengths, each one of the different wavelengths are substantially resonant to one of the absorption wavelengths of the different color pigments.
  • the method according to the invention can be used for a number of printing inks in multi-color printing, whereby each a resonant wavelength for a color pigment each of the printing inks used is used.
  • the invention can, such further-developed methods can be carried out at least in the following way: the Substrate can light at a number of other locations on the path with a number are illuminated by different wavelengths, the illumination of the printing material with a wavelength after the printing with one of the number of Printing inks to whose color pigment the wavelength is essentially resonant, and prior to printing with another one of the number of printing inks which has not yet been printed.
  • the substrate can be illuminated with Light of a wavelength which is essentially resonant to an absorption wavelength of a color pigment is done at a position which is the position at which the printing ink with the color pigment is placed on the substrate, subordinate and another Position at which another printing ink with another color pigment on the Printing material is printed, is arranged.
  • the substrate can be at a position on the path with light of the number of different wavelengths of printing with the number of different printing inks are illuminated at a later time.
  • the substrate happens on its path through the press the number of positions where the number of Printing inks are applied before the substrate is irradiated with light Number of wavelengths is done.
  • a relatively high energy input directly into the printing ink, supported by the Absorbance of the color pigment or pigments is advantageously possible without to get an unwanted energy input into the substrate.
  • the required Total energy intake is reduced.
  • the absorption of radiation energy in the printing ink is more than 30%, preferably 50%, in particular 75%, can even be more than 90% be.
  • a printing unit with at least a laser light source which is assigned to the printing unit, in particular along the path of the printing material is arranged downstream of the printing nip by the printing unit.
  • the Printing unit according to the invention is for performing the method according to the invention suitable according to this illustration, the light of the laser light source having a wavelength between 350 nm and 700 nm in order to achieve as narrow a band emission as possible to achieve high spectral power density at the same time.
  • the laser light source is preferably a semiconductor laser (diode laser, quantum well laser, InGaAsP laser), a gas laser (HeNe, argon ions), a solid-state laser (titanium sapphire, erbium glass, Nd: YAG, (Nd glass, Nd: YVO 4 , Pr: ZBLAN, Yb: ZBLAN (PR laser, Yb-doped fluoride glass laser or the like), a diode-pumped, frequency-multiplied solid-state laser (DPSS laser) or a frequency-multiplied semiconductor laser
  • the wavelength of the laser light source is advantageously 450 nm +/- 50 nm, 500 +/- 100 nm, 525 nm +/- 75 nm, 550 nm +/- 50 nm, 600 nm +/- 150 nm, 600 + / - 100 nm or 600 nm +/- 50 nm.
  • the central wavelength of the laser emission preferably with a spectroscopically narrow line width, can be: 430 nm +/- 50 nm, 442 nm +/- 50 nm, 457 nm +/- 50 nm, 473 nm +/- 50 nm or 532 nm +/- 50 nm.
  • such lasers can also be used to a limited extent ch be tunable.
  • the output wavelength of the lasers can be changeable. This enables tuning to a desired wavelength, for example in resonance or quasi-resonance, to an absorption wavelength of a color pigment in the printing ink.
  • Imaging optics can be arranged on the optical path along which the light from the laser light source propagates, the imaging optics serving to generate a widened or focused light bundle, in particular a cone of light, on the substrate surface.
  • the printing unit according to the invention has a number of laser light sources which are arranged in a one-dimensional, in a two-dimensional field (locally curved, globally curved or flat) or in a three-dimensional field, and the light of which is incident on the number of positions Substrate meets.
  • a number of individual laser light sources for individual areas on the printing material, the maximum required output power of the laser light sources is reduced.
  • Laser light sources with lower output power are usually cheaper and have a longer life expectancy.
  • unnecessarily high heat loss is avoided.
  • the radiation energy supplied per area is between 100 and 10,000 mJ per cm 2 , preferably between 100 and 1,000 mJ per cm 2 , in particular between 200 and 500 mJ per cm 2 .
  • the printing material is irradiated for a length of time between 0.01 ms and 1 s, preferably 0.1 ms and 100 ms, preferably between 1 ms and 10 ms.
  • the printing unit regardless of or integrated into the machine control of the printing press his. It is possible to control the energy supply by controlling the laser light source parameters to regulate at different positions of the substrate. An energy supply can then the covering of the printing material at the present positions on the printing material be adjusted. It is also advantageous, the printing unit according to the invention to set up with a number of laser light sources such that at one position on the Substrate light hits from at least two radiation energy sources. It can on the one hand partially, on the other hand completely overlapping beams of light act. The required maximum output power from a single laser light source is then less, there is also redundancy if one of them fails Laser light source occurs.
  • a printing press according to the invention is characterized by at least one printing unit a laser light source according to this illustration.
  • a Printing machine according to the invention with at least two printing units distinguish that the downstream printing unit with a number of laser light sources for Implementation of the development of the method according to the invention applied to a Number of inks to be printed according to this illustration, the light being the Laser light sources have a number of wavelengths, which are between 350 nm and 700 nm.
  • the press is a sheet-fed press, they can Laser light source or the number of laser light sources of the subordinate printing unit are already in the boom.
  • This geometry is also subordinate to the expression " Printing unit with a number of laser light sources "understood.
  • the The press boom can have a number of laser light sources suitable for Carrying out the method according to this illustration, wherein the Laser light sources emit a number of wavelengths, which are between 350 nm and 700 nm.
  • the printing press according to the invention can be a direct or indirect flat printing press, lithographic printing machine, offset printing machine, flexographic printing machine or the like.
  • the position at which the light hits the substrate in the path through the printing press the last printing nip of the last printing unit of the number of printing units, i.e. all printing columns.
  • the printing press can sheet-processing or web-processing printing machine.
  • a sheet-processing printing machine can possibly be a feeder, at least one printing unit Refinement plant (stamping plant, coating unit or the like) and have a boom.
  • a web-processing printing machine can have one reel changer, a number of printing units printing the printing material web on both sides, a dryer and one Include folder.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration to explain the invention Process in a printing press.
  • a laser light source 10 preferably a diode-pumped, frequency-multiplied solid-state laser, emits light of one wavelength between 350 nm and 700 nm and is arranged within a printing press in such a way that the light 12 emitted by it strikes a printing material 14 which is on a path 16 is moved by the printing press.
  • the orientation of the path 16 is by an arrow characterized.
  • the path 16 passes through a pressure gap 18 between a pressure cylinder 110 and an impression cylinder 112.
  • the Printing machine 110 can be a printing cylinder or a printing cylinder Be a blanket cylinder.
  • Ink 114 is shown on printing substrate 14 after passage of printing nip 18.
  • the printing material 14 is arranged at a position 116 of the path 16 after printing illuminated with light 12 from the laser light source 10, the light 12 having a wavelength between 350 nm and 700 nm and essentially resonant to one Absorption wavelength of the color pigment.
  • the one emitted by the laser light source 10 Light 12 falls in a bundle or carpet shape at position 116 onto the printing material 14.
  • Ink 114 within position 116 can absorb energy from light 12. Due to the advantageous choice or tuning of the wavelength of the invention Light 12 becomes an absorption of the energy by means of the color pigment in the printing ink 14 reached so that energy for drying the printing ink 14 directly into the printing ink 14 is introduced.
  • FIG. 2 is a schematic representation of an advantageous embodiment of a Development of the printing unit 30 according to the invention with a number of Laser light sources 10 in a printing press 40.
  • a field 20 of laser light sources 10 here three and four, ie twelve laser light sources 10 are shown.
  • a two-dimensional Field 20 can also be oriented over a three-dimensional field or a one-dimensional line the width of the printing material 14 may be provided.
  • a two-dimensional field, as well as one three-dimensional field, its light in two-dimensional distribution on the substrate 14 has the advantage, among other things, that a quick drying through parallel or simultaneous irradiation of a group of positions in a column of the field 20 is achieved.
  • the speed at which the printing substrate 14 attaches to the laser light sources 10 moved past, can therefore be higher than in the case of a one-dimensional field.
  • the Field 20 can also have a different number of radiant energy sources than shown here in Figure 2 have. From each of the number of laser light sources 10, light 12 is applied to the Printing material 14 supplied.
  • the positions 116 where the light 12 is on the substrate 14, which follows a path 16 through the printing press, are a printing nip 118, defined by an impression cylinder 110 and an impression cylinder 112, downstream. Individual positions 116 can partially coincide, as is the case in FIG the front row of radiation energy sources 10 is shown, or even in substantially completely overlap.
  • the field 20 of radiation energy sources 10 is one Assigned to control device 24, with which control signals are connected via a connection 22 can exchange.
  • the control device 24 can control the field 20 be carried out in such a way that an energy supply corresponding to the amount of printing ink the position 116 is carried out on the printing material 14.
  • the laser light sources 10 in the field 20 in illumination duration and Illumination intensity can be controlled individually.
  • FIG. 3 schematically shows a printing press, in this embodiment one sheet-processing printing machine, with various alternative arrangements of Laser light sources in printing units according to the invention.
  • the printing press shows an example 4 printing units 30, a feeder 32 and a delivery arm 34. Inside the press Various cylinders are shown, which on the one hand guide the sheet through the printing press serve, on the other hand provide a printing area, be it directly as a Printing form cylinder or indirectly as a blanket cylinder. Not shown in more detail typical printing units 30 in printing presses 40 also have an inking unit and possibly a dampening system. A printing material passes the printing press 40 along the path 16.
  • Each printing unit 30 comprises an impression cylinder 110 and an impression cylinder 112, which define a printing nip 18, so that the printing material has a number of Positions (the number of printing columns 18) with a number of different printing colors, wherein each printing ink has at least one different color pigment to be printed can.
  • Several options are shown within the printing machine according to FIG at least one further position of the path 16 of the printing material 14 with light one Number of different wavelengths, each one of the different wavelengths essentially resonant to one of the absorption wavelengths of the various Color pigments is illuminated. In specific embodiments of a printing press one of the options shown can be used for all printing units.
  • a first possibility of the arrangement is based on the first and second printing units 30 shown:
  • the emitted light is from a central laser light source 36
  • Light guide elements 38 for example optical waveguides, mirrors, imaging optics and The like, led to the printing elements 30 associated projection elements 310.
  • the Projection elements 310 send light 12 at position 116 onto the path 16 of the printing material 14 through the printing press, the positions 116 of the printing material temporally subordinate to the printing with the printing ink with the color pigment which is assigned to the wavelength of the light 12 is passed.
  • Light-guiding elements 38 make it possible to place the laser light source 36 at a suitable point inside or adjacent to the printing press 40, in particular the printing unit 30, to arrange, where appropriate space is available.
  • a second possibility of the arrangement is based on the third and fourth printing units 30 shown with laser light sources 10. Starting from the light sources 10, light 12 is turned on directly fed the path 16 of the printing material 14. Such a possibility of arrangement has the topology already shown in Figure 1 and Figure 2.
  • the alternative positions 116 can also already be located in the boom 34.
  • the printing material at a position 116 of the Path 16 with light 12 of the number of different wavelengths printing with all take place after the number of printing inks.
  • printing units according to the invention can also be used in a web processing Printing machine, especially so-called web-fed rotary printing machines, be it for the Commercial or newspaper printing can be used in an advantageous manner.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Trocknen einer Druckfarbe (114) auf einem Bedruckstoff (14) in einer Druckmaschine (40) offenbart, wobei der Bedruckstoff (14) an einer Position (18) eines Pfades (16), entlang welchem der Bedruckstoff durch die Druckmaschine (40) bewegt wird, mit einer Druckfarbe (114) mit einem Farbpigment bedruckt wird und wobei zeitlich nachgeordnet der Bedruckstoff (14) an einer weiteren Position (116) des Pfades (16) mit Licht (12) einer Laserlichtquelle (10) mit einer Wellenlänge zwischen 350 nm und 700 nm, wobei die Wellenlänge im wesentlichen resonant zu einer Absorptionswellenlänge des Farbpigments der Druckfarbe (114) ist. Es wird ein Druckwerk (30) für die Durchführung des Verfahrens beschrieben, welches eine Laserlichtquelle (10) aufweist, die Licht (12) einer Wellenlänge zwischen 350 nm und 700 nm emittiert. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen einer Druckfarbe auf einem Bedruckstoff in einer Druckmaschine, wobei der Bedruckstoff an einer Position eines Pfades, entlang welchem der Bedruckstoff durch die Druckmaschine bewegt wird, mit wenigsten einer Druckfarbe mit wenigstens einem Farbpigment bedruckt wird und wobei zeitlich nachgeordnet der Bedruckstoff an wenigstens einer weiteren Position des Pfades mit Licht einer Laserlichtquelle beleuchtet wird. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Druckwerk mit einer Laserlichtquelle für die Durchführung des Verfahrens.
In Abhängigkeit von der Art der Druckfarbe und dem zugrunde liegenden speziellen Trocknungsprozess sind verschiedene Vorrichtungen an Druckmaschinen, insbesondere Flachdruckmaschinen, wie lithographischen Druckmaschinen, Rotationsdruckmaschinen, Offset-Druckmaschinen, Flexo-Druckmaschinen und dergleichen, welche bogenförmige oder bahnförmige Bedruckstoffe, insbesondere Papier, Pappe, Karton und dergleichen, verarbeiten, bekannt, welche eine Haftung der Farbe auf dem Bedruckstoff auslösen oder unterstützen, indem Strahlungsenergie, insbesondere in Form von Licht, der auf dem Bedruckstoff befindlichen Druckfarbe zugeführt wird.
Die sogenannten UV-Farben härten durch Polymerisation, welche durch Foto-Initiation mittels Licht im Ultraviolett ausgelöst wird, aus. Dagegen existieren in weiter Verbreitung lösemittelhaltige Druckfarben, welche sowohl einem physikalischen als auch einem chemischen Trocknungsprozess unterliegen können. Die physikalische Trocknung umfasst die Verdunstung von Lösemitteln und die Diffusion in den Bedruckstoff (Wegschlagen), während unter chemischer Trocknung bzw. oxidativer Trocknung aufgrund einer Polymerisation der in den Farbrezepturen enthaltenen Öle, Harze, Bindemittel oder dergleichen ggf. unter Mitwirkung von Luftsauerstoff verstanden wird. Die Trocknungsprozesse sind im allgemeinen abhängig voneinander, da durch das Wegschlagen der Lösemittel eine Separation innerhalb des Bindemittelsystems zwischen Lösemitteln und Harzen stattfindet, wodurch die Harzmoleküle sich annähern und ggf. leichter polymerisieren können.
Beispielsweise aus der EP 0 355 473 A2 ist eine Vorrichtung zum Trocknen von Druckprodukten bekannt, welche eine Strahlungsenergiequelle in Form eines Lasers umfasst. Die Strahlungsenergie wird auf die Oberfläche der Bedruckstoffe, die sich auf einer Bahn mittels einer Transporteinrichtung durch die Druckmaschine bewegen, an einer Position zwischen einzelnen Druckwerken oder nach dem letzten Druckwerk vor oder in dem Ausleger geleitet. Die Strahlungsquelle kann dabei ein Laser im Ultravioletten für UV-Farben oder eine Laserlichtquelle zur Erwärmung von lösemittelhaltigen Druckfarben sein. Die Strahlungsenergiequelle ist außerhalb der Druckmaschine angeordnet, um zu vermeiden, dass aufgrund von unvermeidbarer oder abschirmbarer Verlustwärme unerwünscht Teile der Druckmaschine erwärmt werden. Nachteilig ist hierbei jedoch, dass eine zusätzliche Systemkomponente für die Druckmaschine separat zur Verfügung gestellt werden muss.
Um Lösemittel aus einer lösemittelhaltigen Druckfarbe und / oder Wasser zu entfernen, ist des Weiteren, z.B. aus dem Dokument US 6,026,748 bekannt, dass an einer Druckmaschine eine Trocknungsvorrichtung mit Infrarotlampen, welche kurzwelliges Infrarotlicht (nahes Infrarot) oder mittelwelliges Infrarotlicht emittieren, vorgesehen sein kann. Das Emissionsspektrum von Lampen-Lichtquellen ist breitbandig und führt folglich zu einem Angebot einer Vielzahl von Wellenlängen. Nachteilig bei derartigen Trockungsvorrichtungen im Infraroten ist, dass ein relativer Anteil der Energieabsorption im Papier stattfindet, wobei die Farbe nur indirekt erwärmt wird. Eine schnelle Trocknung ist nur durch einen entsprechend hohen Energieeintrag möglich. Dabei besteht aber unter anderem die Gefahr, dass der Bedruckstoff ungleichmäßig austrocknet und wellig werden kann.
In der elektrophotographischen Drucktechnik ist z.B. aus der DE 44 37 077 A1 bekannt, eine Fixierung von Toner auf einem Aufzeichnungsträger durch von Diodenlaser emittierter Strahlungsenergie im nahen Infrarot vorzunehmen. Durch den Einsatz einer schmalbandigen Lichtquelle wird eine Erhitzung der Tonerpartikel erreicht, um diese zu schmelzen, zu einer farbigen Schicht zu formen und auf der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers zu verankern. Da in diesem Spektralbereich eine große Anzahl von gängigen Papiersorten breite Absorptionsminima aufweisen, ist es möglich, dass ein überwiegender Teil der Energie in den Tonerpartikeln direkt absorbiert werden kann.
Darüber hinaus ist aus der DE 101 07 682 A1 bekannt, dass eine elektrophotographische Druckmaschine oder Kopiermaschine eine Mehrzahl von Fixiereinrichtungen für Toner aufweisen kann, wobei jede der Fixiereinrichtungen einen Wellenlängenbereich elektromagnetischer Strahlung emittiert, welcher einer maximalen Absorptionswellenlänge der dieser Fixiereinrichtung zugeordneten Tonerart entspricht, aber keine oder nur geringe Absorption bei Absorptionswellenlängen der anderen Tonerarten aufweist.
Die einfache Kenntnis des Fensters im Papierabsorptionsspektrum lässt sich allerdings nicht unmittelbar in der Drucktechnik mit lösemittelhaltigen Druckfarben ausnutzen, da wie oben beschrieben andere chemische bzw. physikalische Trocknungsprozesse zugrunde liegen. Im Zusammenhang mit der Erfindung sind mit dem Begriff der lösemittelhaltigen Druckfarbe insbesondere Farben gemeint, deren Lösungsmittelanteile wässriger oder organischer Natur sein können, die auf Bindemittelsystemen aufbauen, die sich oxidativ, ionisch oder radikalisch polymerisieren lassen. Ein Energieeintrag zum Trocknen von lösemittelhaltigen Druckfarben soll den Effekt der Verdampfung des Lösemittels und / oder den Effekt des Wegschlagens in den Bedruckstoff und / oder den Effekt der Polymerisation unterstützen oder fördern, wobei gleichzeitig unerwünschte Nebeneffekte, wie insbesondere eine zu starke Erhitzung der lösemittelhaltigen Druckfarbe, welche zu Zersetzungen von Komponenten oder Überhitzung des Lösemittels führen kann, vermieden werden. Der Energieeintrag soll nicht nur, wie für den Fall der Tonerfixierung, zum Schmelzen von Partikeln eingebracht werden.
Im vorangemeldeten Dokument DE 101 49 844.6 ist offenbart, dass einer in einem Druckwerk zu verdruckenden Druckfarbe ein Infrarotabsorber - ein Stoff, welcher im nahen infraroten Spektralbereich absorbiert - beigemengt wird. Mittels einer dem Druckspalt nachgeordneten schmalbandigen Strahlungsenergiequelle, vorzugsweise eine Laserlichtquelle, wird die Druckfarbe auf dem Bedruckstoff beleuchtet. Die Zuführung von Licht einer Wellenlänge, die im wesentlichen resonant zu einer Absorptionswellenlänge des Infrarotabsorbers ist, bewirkt, ermöglicht oder unterstützt einen Energieeintrag in die Druckfarbe derart, dass die Druckfarbe getrocknet wird. Die Wellenlänge der Strahlungsenergiequelle und die Absorptionswellenlänge des Infrarotabsorbers sind derart gewählt, dass gleichzeitig die benutzte Wellenlänge nicht-resonant zu Wasser ist, so dass der Energieeintrag in den Bedruckstoff verringert oder vermieden wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Trocknen von Druckfarbe in einer Druckmaschine mittels Licht einer schmalbandigen Strahlungsenergiequelle zu schaffen, bei dem auf die Beimengung eines Infrarotabsorberstoffes zu den zu verdruckenden Druckfarben verzichtet werden kann. Des weiteren soll ein Druckwerk, geeignet zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Trocknen einer Druckfarbe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und durch ein Druckwerk gemäß Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführung der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen charakterisiert.
Im erfindungsgemäßen Verfahren zum Trocknen einer Druckfarbe auf einem Bedruckstoff wird der Bedruckstoff entlang einem Pfad durch die Druckmaschine bewegt. An einer Position, einem Abschnitt oder einem Koordinatenwert des Pfades wird der Bedruckstoff mit wenigstens einer Druckfarbe, insbesondere einer Offset-Druckfarbe mit wenigstens einem Farbpigment bedruckt. Zeitlich nachgeordnet wird der Bedruckstoff an wenigstens einer weiteren Position des Pfades mit Licht einer schmalbandigen Strahlungsenergiequelle, einer Laserlichtquelle, beleuchtet, wobei das Licht eine Wellenlänge, insbesondere nur eine Wellenlänge, zwischen 350 nm und 700 nm aufweist, welche im wesentlichen resonant zu einer Absorptionswellenlänge des wenigsten einen Farbpigments der wenigstens einen Druckfarbe ist. Schmalbandig bedeutet, dass die Lichtquelle um eine zentrale Wellenlänge nur Wellenlängen ±20,0 nm , bevorzugt ±10,0 nm , insbesondere ±2 nm oder sogar nur eine spektroskopisch schmale Linie emittiert. Anders ausgedrückt, im erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Laserlichtquelle, welche Licht einer Wellenlänge zwischen 350 nm und 700 nm emittiert, eingesetzt oder verwendet, wobei das Licht im wesentlichen resonant zu einer Absorptionswellenlänge des wenigstens einen Farbpigments der wenigsten einen Druckfarbe ist. Auf diese Weise ist eine effiziente und schnelle Trocknung möglich. Auf Infrarotabsorberstoffe in der Farbe kann verzichtet werden.
Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das sehr gute Absorptionsvermögen von Farbpigmenten, insbesondere gängigen Standardpigmenten, welche in Druckfarben, insbesondere Offset-Druckfarben, eingesetzt werden, zur Einkopplung eines Energieeintrages in Form von Licht in die Farbschicht eines mit einer Druckfarbe frisch bedruckten Bedruckstoffs ausgenutzt werden kann. Anders ausgedrückt, die Absorption der Strahlungsenergie wird durch das wenigstens eine Farbpigment in der Druckfarbe unterstützt, ermöglicht, bewirkt oder zumindest beschleunigt. Eine Beeinflussung des Trocknungsprozesses wird durch die entstehende Wärme erreicht. Ggf. werden durch die erzeugte Wärme chemische Reaktionen ausgelöst. Für ein vorliegendes Farbpigment mit einer Absorption einer bestimmten Wellenlänge, bevorzugt mit einem Absorptionsmaximum einer bestimmten Wellenlänge, können spezielle Laserlichtquellen, welche bei dieser bestimmten Wellenlänge Licht emittieren, eingesetzt werden.
In bevorzugter Ausführung des Verfahrens liegt die Wellenlänge des verwendeten Lichtes zwischen 450 nm und 750 nm. Farbpigmente geläufiger Offset-Druckfarben (Standard: Cyan C, Magenta M, Gelb Y und Schwarz K), absorbieren sehr gut zwischen 350 nm und 700 nm: bei 400 nm bis 500 nm typischerweise die Druckfarben C, M, Y, K, bei 400 nm bis 600 nm C, M, K und bei 400 nm bis 750 nm C und K. Bei typischen Farbpigmenten liegen die Absorptionsmaxima folgendermaßen: C (Clariant Standardpigment Blue 15:3) 650 ± 100 nm bei geringer Absorption auch noch unterhalb von 550 nm bis 400 nm, M (Clariant Standardpigment Red 57:1) 500 ± 100 nm, und Y (Clariant Standardpigment Yellow 13) 400 ± 100 nm. In diesem Spektralbereich sind die Absorptionsvermögen des Bedruckstoffs Papier und von Wasser (H2O) gering. Die Absorption durch Wasser ist kleiner als 10%, in bevorzugter Ausführung kleiner als 1%, bevorzugt kleiner als 0,1%. Die Absorption des Bedruckstoffes Papier fällt oberhalb von 400 nm stark ab und ist im Bereich zwischen 450 nm und 750 nm nicht relevant (d.h. in jedem Fall kleiner als 20%, in bevorzugter Ausführung kleiner als 10%, insbesondere kleiner als 5%. Die Wellenlänge des Lichtes ist bevorzugt im wesentlichen resonant zu einem Absorptionsmaximum des wenigstens einen Farbpigments der wenigstens einen Druckfarbe. In anderen Worten, die Strahlungsenergiequelle emittiert eine der Absorption des Farbpigments entsprechende Wellenlänge. Das von der Strahlungsenergiequelle emittierte Licht ist also bevorzugt im wesentlichen resonant oder quasi-resonant, insbesondere resonant zu einer Absorptionswellenlänge, insbesondere des Absorptionsmaximums, des Farbpigments, so dass eine möglichst gute Übereinstimmung der Absorption des Farbpigments mit dem Emissionsmaximum der Laserlichtquelle erzielt wird. Ein Farbpigment kann ein oder mehrere lokale Absorptionsmaxima aufweisen. Die Wellenlänge des emittierten Lichtes ist im wesentlichen resonant zu einer Absorptionswellenlänge des Farbpigments, wenn die Wellenlänge des Lichtes wenigstens in der Flanke der (spektroskopisch) Absorptionslinie des Farbpigments liegt. Zumindest sollten Absorptionswellenlänge und Wellenlänge weniger als +/- 50 nm differieren.
Alternativ dazu oder zusätzlich kann die Wellenlänge des Lichts nicht-resonant zur Absorptionswellenlängen von Wasser (H2O) sein. Unter dem Begriff "nicht-resonant" zu Absorptionswellenlängen von Wasser ist im Zusammenhang der Erfindung zu verstehen, dass die Absorption der Strahlungsenergie durch Wasser bei 20°C nicht stärker als 10,0 % ist, in bevorzugter Ausführung nicht stärker als 1,0 % ist, insbesondere unter 0,1 % liegt. Anders ausgedrückt, die schmalbandige Strahlungsenergiequelle, insbesondere Laserlichtquelle, kann nur eine sehr geringe Intensität von Licht, bevorzugt gar kein Licht, welches resonant zu Absorptionswellenlängen von Wasser ist, emittieren.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann für eine Anzahl von zu verdruckenden Druckfarben mit besonderem Vorteil eingesetzt werden: An einer Anzahl von Positionen entlang des Pfades durch die Druckmaschine wird der Bedruckstoff mit einer Anzahl von verschiedenen Druckfarben, wobei jede der Druckfarben wenigstens ein verschiedenes Farbpigment aufweist, bedruckt. Wenigstens an einer weiteren Position des Pfades wird der Bedruckstoff mit Licht einer Anzahl von verschiedenen Wellenlängen beleuchtet, wobei jeweils eine der verschiedenen Wellenlängen im wesentlichen resonant zu einer der Absorptionswellenlängen der verschiedenen Farbpigmente ist. Anders ausgedrückt, das erfindungsgemäße Verfahren kann für eine Anzahl von Druckfarben im Mehrfarbendruck eingesetzt werden, wobei jeweils eine resonante Wellenlänge für ein Farbpigment jeweils eine der eingesetzten Druckfarben verwendet wird.
Mit Bezug auf die Topologie in der Druckmaschine kann das erfindungsgemäße, derart weitergebildete Verfahren zumindest auf die folgende Weise ausgeführt sein: Der Bedruckstoff kann an einer Anzahl von weiteren Positionen des Pfades mit Licht einer Anzahl von verschiedenen Wellenlängen beleuchtet werden, wobei das Beleuchten des Bedruckstoffs mit einer Wellenlänge zeitlich nachgeordnet dem Bedrucken mit einer der Anzahl von Druckfarben, zu deren Farbpigment die Wellenlänge im wesentlichen resonant ist, und zeitlich vorgeordnet dem Bedrucken mit einer anderen der Anzahl von Druckfarben, welche noch nicht verdruckt ist, erfolgt. Insbesondere kann ein Beleuchten des Bedruckstoffs mit Licht einer Wellenlänge, welche im wesentlichen resonant zu einer Absorptionswellenlänge eines Farbpigments ist, an einer Position erfolgen, welche der Position, an der die Druckfarbe mit dem Farbpigment auf den Bedruckstoff gebracht wird, nachgeordnet und einer anderen Position, an der eine andere Druckfarbe mit einem weiteren Farbpigment auf den Bedruckstoff gedruckt wird, vorgeordnet ist.
Alternativ dazu kann der Bedruckstoff an einer Position des Pfades mit Licht der Anzahl von verschiedenen Wellenlängen dem Bedrucken mit der Anzahl von verschiedenen Druckfarben zeitlich nachgeordnet beleuchtet werden. Anders ausgedrückt, der Bedruckstoff passiert auf seinem Pfad durch die Druckmaschine die Anzahl von Positionen, an denen die Anzahl von Druckfarben aufgebracht werden, bevor eine Bestrahlung des Bedruckstoffs mit Licht der Anzahl von Wellenlängen erfolgt.
Ein relativ hoher Energieeintrag direkt in die Druckfarbe, unterstützt durch das Absorptionsvermögen des oder der Farbpigmente, ist in vorteilhafter Weise möglich, ohne einen unerwünschten Energieeintrag in den Bedruckstoff zu erhalten. Die erforderliche Gesamtenergiezufuhr ist verringert. Die Absorption der Strahlungsenergie in der Druckfarbe beträgt mehr als 30 %, bevorzugt 50 %, insbesondere 75 %, kann sogar mehr als 90 % betragen.
Im Zusammenhang des erfinderischen Gedankens steht auch ein Druckwerk mit wenigstens einer Laserlichtquelle, welche dem Druckwerk zugeordnet, insbesondere entlang dem Pfad des Bedruckstoffs durch das Druckwerk dem Druckspalt nachgeordnet, ist. Das erfindungsgemäße Druckwerk ist für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dieser Darstellung geeignet, wobei das Licht der Laserlichtquelle eine Wellenlänge zwischen 350 nm und 700 nm aufweist, um eine möglichst schmalbandige Emission bei gleichzeitig hoher spektraler Leistungsdichte zu erreichen.
Bevorzugt ist die Laserlichtquelle ein Halbleiterlaser (Diodenlaser, Quantum-Well-Laser, InGaAsP-Laser), ein Gaslaser (HeNe, Argon-Ionen), ein Festkörperlaser (Titan-Saphir, Erbium-Glas, Nd:YAG, (Nd-Glas, Nd:YVO4, Pr:ZBLAN, Yb:ZBLAN (PR-Laser, Ybdotierter Fluoridglaslaser) oder dergleichen), ein diodengepumpter, frequenzvervielfachter Festkörperlaser (DPSS-Laser) oder ein frequenzvervielfachter Halbleiterlaser sein. Ein Festkörperlaser kann bevorzugt durch einen oder mehrer Diodenlaser optisch gepumpt sein. Die Wellenlänge der Laserlichtquelle beträgt vorteilhafterweise 450 nm +/- 50 nm, 500 +/-100 nm, 525 nm +/- 75 nm, 550 nm +/- 50 nm, 600 nm +/- 150 nm, 600 +/- 100 nm oder 600 nm +/- 50 nm. Insbesondere kann die zentrale Wellenlänge der Laseremission, bevorzugt mit spektroskopisch schmaler Linienbreite, betragen: 430 nm +/- 50 nm, 442 nm +/- 50 nm, 457 nm +/- 50 nm, 473 nm +/- 50 nm oder 532 nm +/- 50 nm. In vorteilhafter Weise können derartige Laser in begrenztem Umfang auch abstimmbar sein. In anderen Worten ausgedrückt, die Ausgangswellenlänge der Laser kann veränderbar sein. Dadurch kann eine Abstimmung auf eine gewünschte Wellenlänge, beispielsweise in Resonanz oder Quasi-Resonanz zu einer Absorptionswellenlänge eines Farbpigments in der Druckfarbe erreicht werden. Auf dem optischen Weg, entlang welchem sich das Licht von der Laserlichtquelle ausbreitet, kann eine Abbildungsoptik angeordnet sein, wobei die Abbildungsoptik der Erzeugung eines aufgeweiteten oder fokussierten Lichtbündels, insbesondere Lichtkegels auf der Bedruckstoffoberfläche gedient.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das erfindungsgemäße Druckwerk eine Anzahl von Laserlichtquellen auf, die in einem eindimensionalen, in einem zweidimensionalen Feld (lokal gekrümmt, global gekrümmt oder flach) oder in einem dreidimensionalen Feld angeordnet sind, und deren Licht an einer Anzahl von Positionen auf den Bedruckstoff trifft. Durch die Verwendung einer Anzahl von einzelnen Laserlichtquellen für einzelne Bereiche auf dem Bedruckstoff wird die maximal erforderliche Ausgangsleistung der Laserlichtquellen abgesenkt. Laserlichtquellen mit geringerer Ausgangsleistung sind in der Regel kostengünstiger und haben eine längere Lebenserwartung. Darüber hinaus wird eine unnötig hohe Verlustwärmeentwicklung vermieden. Die durch die Zuführung von Strahlungsenergie pro Fläche liegt zwischen 100 und 10.000 mJ pro cm2, bevorzugt zwischen 100 und 1.000 mJ pro cm2, insbesondere zwischen 200 und 500 mJ pro cm2. Die Bestrahlung des Bedruckstoffs findet für eine Zeitdauer einer Länge zwischen 0,01 ms und 1 s, bevorzugt 0,1 ms und 100 ms, bevorzugt zwischen 1 ms und 10 ms, statt.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn das auf den Bedruckstoff an einer Position auftreffende Licht in seiner Intensität und Belichtungsdauer für jede Laserlichtquelle unabhängig von den anderen Laserlichtquellen steuerbar ist. Für diesen Zweck kann eine Steuerungseinheit, unabhängig von oder integriert in die Maschinensteuerung der Druckmaschine, vorgesehen sein. Durch eine Steuerung der Laserlichtquellenparameter ist es möglich, die Energiezufuhr an unterschiedlichen Positionen des Bedruckstoffes zu regulieren. Eine Energiezufuhr kann dann der Bedeckung des Bedruckstoffs an den vorliegenden Positionen auf dem Bedruckstoff angepasst werden. Es ist darüber hinaus auch vorteilhaft, das erfindungsgemäße Druckwerk mit einer Anzahl von Laserlichtquellen derart einzurichten, dass an einer Position auf dem Bedruckstoff Licht von wenigstens zwei Strahlungsenergiequellen auftrifft. Dabei kann es sich einerseits um teilweise, andererseits um vollständig überlappende Lichtstrahlbündel handeln. Die erforderliche maximale Ausgangsleistung einer einzelnen Laserlichtquelle ist dann geringer, darüber hinaus existiert eine Redundanz, falls ein Ausfall einer Laserlichtquelle auftritt.
Eine erfindungsgemäße Druckmaschine zeichnet sich durch wenigstens ein Druckwerk mit einer Laserlichtquelle gemäß dieser Darstellung aus. Alternativ dazu kann eine erfindungsgemäße Druckmaschine mit wenigstens zwei Druckwerken sich dadurch auszeichnen, dass das nachgeordnete Druckwerk mit einer Anzahl von Laserlichtquellen zur Durchführung der Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens angewendet auf eine Anzahl von zu verdruckenden Druckfarben gemäß dieser Darstellung, ist, wobei das Licht der Laserlichtquellen eine Anzahl von Wellenlängen aufweist, welche zwischen 350 nm und 700 nm liegen. Wenn die Druckmaschine eine bogenverarbeitende Druckmaschine ist, können die Laserlichtquelle oder die Anzahl von Laserlichtquellen des nachgeordneten Druckwerks bereits im Ausleger liegen. Auch diese Geometrie ist unter dem Ausdruck "nachgeordnetes Druckwerk mit einer Anzahl von Laserlichtquellen" verstanden. In anderen Worten, der Ausleger der Druckmaschine kann eine Anzahl von Laserlichtquellen, geeignet zur Durchführung des Verfahrens gemäß dieser Darstellung, aufweisen, wobei die Laserlichtquellen eine Anzahl von Wellenlängen emittieren, welche zwischen 350 nm und 700 nm liegen.
Die erfindungsgemäße Druckmaschine kann eine direkt oder indirekte Flachdruckmaschine, lithographische Druckmaschine, Offset-Druckmaschine, Flexo-Druckmaschine oder dergleichen sein. Einerseits kann die Position, an der das Licht auf den Bedruckstoff im Pfad durch die Druckmaschine trifft, dem letzten Druckspalt des letzten Druckwerks der Anzahl von Druckwerken, also allen Druckspalten, nachgeordnet sein. Andererseits kann die Position auch einem ersten Druckspalt nachgeordnet und einem zweiten Druckspalt vorgeordnet, also wenigstens zwischen zwei Druckwerken sein. Die Druckmaschine kann eine bogenverarbeitende oder eine bahnverarbeitende Druckmaschine sein. Eine bogenverarbeitende Druckmaschine kann einen Anleger, wenigstens ein Druckwerk, ggf. ein Veredelungswerk (Stanzwerk, Lackwerk oder dergleichen) und einen Ausleger aufweisen. Eine bahnverarbeitende Druckmaschine kann einen Rollenwechsler, eine Anzahl von beidseitig die Bedruckstoffbahn bedruckenden Druckeinheiten, einen Trockner und einen Falzapparat umfassen.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figuren sowie deren Beschreibungen dargestellt. Es zeigt im einzelnen:
Fig. 1
Eine schematische Darstellung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Druckmaschine
Fig. 2
Eine schematische Darstellung einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Druckwerks in einer Druckmaschine, und
Fig. 3
Eine schematische Darstellung einer Druckmaschine mit diversen alternativen Anordnungen von Laserlichtquellen an den Druckwerken bzw. nach dem letzten Druckwerk
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Druckmaschine. Eine Laserlichtquelle 10, bevorzugt ein diodengepumpter, frequenzvervielfachter Festkörperlaser, emittiert Licht einer Wellenlänge zwischen 350 nm und 700 nm und ist innerhalb einer Druckmaschine derart angeordnet, dass das von ihr emittierte Licht 12 auf einen Bedruckstoff 14 trifft, welcher auf einem Pfad 16 durch die Druckmaschine bewegt wird. Die Orientierung des Pfades 16 ist durch einen Pfeil gekennzeichnet. Der Pfad 16 passiert einen Druckspalt 18 zwischen einem Druckzylinder 110 und einem Gegendruckzylinder 112. In Abhängigkeit des spezifischen Druckverfahrens in der Druckmaschine kann der Druckzylinder 110 ein Druckformzylinder oder ein Gummituchzylinder sein. An der Position des Druckspalts 18 des Pfades 16 wird der Bedruckstoff 14 mit wenigstens einer Druckfarbe, welche wenigstens ein Farbpigment aufweist, bedruckt. Während in der Figur 1 der Bedruckstoff 14 beispielhaft bogenförmig gezeigt ist, kann der Bedruckstoff in einer alternativen Ausführungsform auch bahnförmig durch die Druckmaschine entlang des Pfades 16 geführt sein. Der Pfad 16 ist hier ohne Einschränkung eines im allgemeinen kurvenförmigen oder nicht-linearen Verlaufs, insbesondere auf einem Kreisbogen linear gezeigt.
Auf dem Bedruckstoff 14 nach Passage des Druckspalts 18 ist Druckfarbe 114 gezeigt. Dem Bedrucken zeitlich nachgeordnet wird der Bedruckstoff 14 an der Position 116 des Pfades 16 mit Licht 12 der Laserlichtquelle 10 beleuchtet, wobei das Licht 12 eine Wellenlänge zwischen 350 nm und 700 nm aufweist und im wesentlichen resonant zu einer Absorptionswellenlänge des Farbpigments ist. Das von der Laserlichtquelle 10 ausgesendete Licht 12 fällt bündelförmig oder teppichförmig an der Position 116 auf den Bedruckstoff 14. Die Druckfarbe 114 innerhalb der Position 116 kann Energie aus dem Licht 12 absorbieren. Durch die erfindungsgemäße vorteilhafte Wahl oder Abstimmung der Wellenlänge des Lichtes 12 wird eine Absorption der Energie mittels des Farbpigments in der Druckfarbe 14 erreicht, so dass Energie zum Trocknen der Druckfarbe 14 direkt in die Druckfarbe 14 eingebracht wird.
Die Figur 2 ist eine schematische Darstellung einer vorteilhaften Ausführungsform einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Druckwerks 30 mit einer Anzahl von Laserlichtquellen 10 in einer Druckmaschine 40. Es ist ein Feld 20 von Laserlichtquellen 10, hier drei und vier, also zwölf Laserlichtquellen 10 gezeigt. Neben einem zweidimensionalen Feld 20 kann auch ein dreidimensionales Feld oder eine eindimensionale Zeile orientiert über die Breite des Bedruckstoffs 14 vorgesehen sein. Ein zweidimensionales Feld, wie auch ein dreidimensionales Feld, dessen Licht in zweidimensionaler Verteilung auf den Bedruckstoff 14 trifft, hat unter anderem den Vorteil, dass eine schnelle Trocknung durch parallel oder simultane Bestrahlung einer Gruppe von Positionen in einer Spalte des Feldes 20 erzielt wird. Die Geschwindigkeit, mit welcher sich der Bedruckstoff 14 an den Laserlichtquellen 10 vorbeibewegt, kann folglich höher sein, als im Fall eines nur eindimensionalen Feldes. Das Feld 20 kann auch eine andere Anzahl von Strahlungsenergiequellen als hier gezeigt in Figur 2 aufweisen. Von jeder der Anzahl von Laserlichtquellen 10 wird Licht 12 auf den Bedruckstoff 14 zugeführt. Die Positionen 116, an denen das Licht 12 auf den Bedruckstoff 14, welcher einem Pfad 16 durch die Druckmaschine folgt, trifft, sind einem Druckspalt 118, definiert durch einen Druckzylinder 110 und einen Gegendruckzylinder 112, nachgeordnet. Einzelne Positionen 116 können dabei teilweise zusammenfallen, wie dies in der Figur 2 für die vorne liegende Zeile von Strahlungsenergiequellen 10 gezeigt ist, oder sich sogar im wesentlichen vollständig überlappen. Dem Feld 20 von Strahlungsenergiequellen 10 ist eine Steuerungseinrichtung 24 zugeordnet, mit der jene mittels einer Verbindung 22 Steuersignale austauschen kann. Durch die Steuerungseinrichtung 24 kann eine Ansteuerung des Feldes 20 derart durchgeführt werden, dass eine Energiezufuhr entsprechend der Druckfarbmenge an der Position 116 auf dem Bedruckstoff 14 durchgeführt wird. Insbesondere sind in dieser vorteilhaften Ausführungsform die Laserlichtquellen 10 im Feld 20 in Beleuchtungsdauer und Beleuchtungsintensität einzeln ansteuerbar.
Die Figur 3 zeigt schematisch eine Druckmaschine, in dieser Ausführungsform eine bogenverarbeitende Druckmaschine, mit diversen alternativen Anordnungen von Laserlichtquellen in erfindungsgemäßen Druckwerken. Beispielhaft weist die Druckmaschine 4 Druckwerke 30, einen Anleger 32 und einen Ausleger 34 auf. Innerhalb der Druckmaschine sind diverse Zylinder gezeigt, welche einerseits der Bogenführung durch die Druckmaschine dienen, andererseits eine Druckfläche zur Verfügung stellen, sei es direkt als ein Druckformzylinder oder indirekt als ein Gummituchzylinder. Nicht näher im Detail gezeigt, weisen typische Druckwerke 30 in Druckmaschinen 40 des weiteren ein Farbwerk und ggf. ein Feuchtwerk auf. Ein Bedruckstoff passiert die Druckmaschine 40 entlang des Pfades 16.
Jedes Druckwerk 30 umfasst einen Druckzylinder 110 und einen Gegendruckzylinder 112, welche einen Druckspalt 18 definieren, so dass der Bedruckstoff an einer Anzahl von Positionen (der Anzahl von Druckspalten 18) mit einer Anzahl verschiedener Druckfarben, wobei jede Druckfarbe wenigstens ein verschiedenes Farbpigment aufweist, bedruckt werden kann. Innerhalb der Druckmaschine gemäß Figur 3 sind mehrere Möglichkeiten gezeigt, wie an wenigstens einer weiteren Position des Pfades 16 der Bedruckstoff 14 mit Licht einer Anzahl von verschiedenen Wellenlängen, wobei jeweils eine der verschiedenen Wellenlängen im wesentlichen resonant zu einer der Absorptionswellenlängen der verschiedenen Farbpigmente ist, beleuchtet wird. In konkreten Ausführungsformen einer Druckmaschine kann jeweils für alle Druckwerke eine der gezeigten Möglichkeiten eingesetzt werden.
Eine erste Möglichkeit der Anordnung ist anhand des ersten und zweiten Druckwerks 30 gezeigt: Von einer zentralen Laserlichtquelle 36 wird das emittierte Licht mittels Lichtleitelementen 38 beispielsweise Lichtwellenleitern, Spiegeln, Abbildungsoptiken und dergleichen, zu den Druckwerken 30 zugeordneten Projektionselementen 310 geführt. Die Projektionselemente 310 senden Licht 12 an Position 116 auf den Pfad 16 des Bedruckstoffs 14 durch die Druckmaschine aus, wobei die Positionen 116 vom Bedruckstoff zeitlich nachgeordnet dem Bedrucken mit der Druckfarbe mit dem Farbpigment, welches zugeordnet zur Wellenlänge des Lichtes 12 ist, passiert werden. Durch die Verwendung von Lichtleitelementen 38 ist es möglicht, die Laserlichtquelle 36 an einer geeigneten Stelle innerhalb oder benachbart zu der Druckmaschine 40, insbesondere des Druckwerks 30, anzuordnen, an denen entsprechender Bauraum zur Verfügung steht.
Eine zweite Möglichkeit der Anordnung ist anhand des dritten und des vierten Druckwerks 30 mit Laserlichtquellen 10 gezeigt. Von den Lichtquellen 10 ausgehend wird Licht 12 direkt auf den Pfad 16 des Bedruckstoffs 14 zugeführt. Eine derartige Möglichkeit der Anordnung hat die bereits in Figur 1 und Figur 2 gezeigte Topologie.
Schließlich ist in Figur 3 auch eine dritte Möglichkeit für das letzte Druckwerk 30 gezeigt: Das letzte Druckwerk 30, welches weiteren Druckwerken 30 der Druckmaschine 40 nachgeordnet ist, umfasst zum Ausleger 34 hin eine Laserlichtquelle 312 an einer alternativen Position 116 und eine weitere Laserlichtquelle 314 an einer weiteren alternativen Position 116. Die alternativen Positionen 116 können sich auch bereits im Ausleger 34 befinden. In der Anordnung gemäß der dritten Möglichkeit kann der Bedruckstoff an einer Position 116 des Pfades 16 mit Licht 12 der Anzahl von verschiedenen Wellenlängen dem Bedrucken mit aller der Anzahl von Druckfarben zeitlich nachgeordnet erfolgen.
Den anhand einer bogenverarbeitenden Druckmaschine in Figur 3 gezeigten Anordnungen analog können erfindungsgemäße Druckwerke auch in einer bahnverarbeitenden Druckmaschine, insbesondere sogenannten Rollen-Rotationsdruckmaschinen, sei es für den Akzidenz- oder den Zeitungsdruck, in vorteilhafter Weise eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste
10
Lichtquelle
12
Licht
14
Bedruckstoff
16
Pfad des Bedruckstoffes
18
Druckspalt
110
Druckzylinder
112
Gegendruckzylinder
114
Druckfarbe
116
Position auf dem Bedruckstoff
20
Feld von Laserlichtquellen
22
Verbindung zum Übertragen von Steuersignalen
24
Steuerungseinheit
30
Druckwerk
32
Anleger
34
Ausleger
36
Zentrale Laserlichtquelle
38
Lichtleitelement
310
Projektionselement
312
Alternative Strahlungsenergiequelle
314
Weitere alternative Strahlungsenergiequelle
40
Druckmaschine

Claims (15)

  1. Verfahren zum Trocknen einer Druckfarbe (114) auf einem Bedruckstoff (14) in einer Druckmaschine (40), wobei der Bedruckstoff (14) an einer Position (18) eines Pfades (16), entlang welchem der Bedruckstoff (14) durch die Druckmaschine (40) bewegt wird, mit wenigstens einer Druckfarbe (114) mit wenigstens einem Farbpigment bedruckt wird und wobei zeitlich nachgeordnet der Bedruckstoff (14) an wenigstens einer weiteren Position (118) des Pfades (16) mit Licht einer Laserlichtquelle (10) beleuchtet wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Licht (12) eine Wellenlänge zwischen 350 nm und 700 nm aufweist, welche im wesentlichen resonant zu einer Absorptionswellenlänge des wenigstens einen Farbpigments der wenigstens einen Druckfarbe (114) ist.
  2. Verfahren zum Trocknen gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge des Lichtes (12) zwischen 450 nm und 750 nm liegt.
  3. Verfahren zum Trocknen gemäß Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge des Lichtes (12) im wesentlichen resonant zu einem Absorptionsmaximum des wenigstens einen Farbpigments der wenigstens einen Druckfarbe (114) ist.
  4. Verfahren zum Trocknen gemäß Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge des Lichtes (12) nicht-resonant zu Absorptionswellenlängen von Wasser (H2O) ist.
  5. Verfahren zum Trocknen gemäß einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Bedruckstoff (14) an einer Anzahl von Positionen (18) des Pfades (16) mit einer Anzahl von verschiedenen Druckfarben (114), wobei jede Druckfarbe (114) wenigstens ein verschiedenes Farbpigment aufweist, bedruckt wird und der Bedruckstoff (14) an wenigstens einer weiteren Position (116) des Pfades (16) mit Licht (12) einer Anzahl von verschiedenen Wellenlängen, wobei jeweils eine der verschiedenen Wellenlängen im wesentlichen resonant zu einer der Absorptionswellenlängen der verschiedenen Farbpigmente ist, beleuchtet wird.
  6. Verfahren zum Trocknen gemäß Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Bedruckstoff (14) an einer Anzahl von weiteren Positionen (116) des Pfades (16) mit Licht (12) einer Anzahl von verschiedenen Wellenlängen beleuchtet wird, wobei das Beleuchten des Bedruckstoffes (14) mit einer Wellenlänge zeitlich nachgeordnet dem Bedrucken mit einer Anzahl von Druckfarben (114), zu der die Wellenlänge im wesentlichen resonant ist, und zeitlich vorgeordnet dem Bedrucken mit einer anderen der Anzahl von Druckfarben (114), welche noch nicht verdruckt ist, erfolgt.
  7. Verfahren zum Trocknen gemäß Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Bedruckstoff (14) an einer Position (116) des Pfades (16) mit Licht (12) der Anzahl von verschiedenen Wellenlängen dem Bedrucken mit der Anzahl von Druckfarben (114) zeitlich nachgeordnet beleuchtet wird.
  8. Druckwerk (30) mit einer Laserlichtquelle (10) für die Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Licht (12) der Laserlichtquelle (10) eine Wellenlänge zwischen 350 nm und 700 nm aufweist.
  9. Druckwerk (30) gemäß Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlichtquelle (10) ein Halbleiterlaser, ein Gaslaser, ein Festkörperlaser, ein diodengepumpter frequenzvervielfachter Festkörperlaser oder ein frequenzvervielfachter Halbleiterlaser ist.
  10. Druckwerk (30) gemäß Anspruch 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Druckwerk (30) eine Mehrzahl von Laserlichtquellen (10) aufweist, welche in einem eindimensionalen Feld, einem zweidimensionalen Feld (20) oder einem dreidimensionalen Feld angeordnet sind und deren Licht (12) an einer Anzahl von Positionen (116) auf den Bedruckstoff (14) trifft.
  11. Druckwerk (30) gemäß Anspruch 8, 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass das auf dem Bedruckstoff (14) an einer Position (116) auftreffende Licht (12) in seiner Intensität und/oder Belichtungsdauer für jede Laserlichtquelle steuerbar ist.
  12. Druckwerk (30) gemäß Anspruch 8, 9,10 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge der Laserlichtquelle (10) 430 nm +/- 20 nm, 442 nm +/- 20 nm, 457 nm +/- 20 nm, 473 nm +/- 20 nm oder 532 nm +/- 20 nm beträgt.
  13. Druckwerk (30) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass an einer Position auf dem Bedruckstoff Licht (12) von wenigstens zwei Laserlichtquellen (10) auftrifft.
  14. Druckmaschine (40),
    gekennzeichnet durch
    wenigstens ein Druckwerk gemäß einem der Ansprüche 8 bis 13.
  15. Druckmaschine (40) mit wenigstens zwei Druckwerken (30),
    dadurch gekennzeichnet, dass das nachgeordnete Druckwerk (30) mit einer Anzahl von Laserlichtquellen (10) geeignet zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 7 ist, wobei das Licht (12) der Laserlichtquellen (10) eine Anzahl von Wellenlängen aufweisen, welche zwischen 350 nm und 700 nm liegen.
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